JPH0823296B2 - 多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各気筒毎の独立排気通路を有する多気筒エン
ジンの排気装置に関するものである。

（従来技術） 従来から、各気筒の排気ポートにそれぞれ独立して接
続された独立排気通路を備えた多気筒エンジンの排気装
置は一般に知られており、通常、各独立排気通路は下流
側所定箇所で集合されている。そして、排気系には排気
浄化装置等が装備されている。またターボ過給機のター
ビンが排気系に設けられているものもある（例えば実開
昭59−146427号公報参照）。

ところで、このような排気装置において、エンジンの
高速・高負荷時には、各気筒から排出される排気ガスの
温度が非常に高くなり易く、このように排気ガスが高温
になると、ターボ過給機を備えたエンジンにあっては排
気タービンに加わる熱負荷が著しく増大し、ターボ過給
機を備えないエンジンでも、排気通路の通路壁や排気浄
化装置等が熱劣化し易くなる。このため従来は、排気ガ
スの高温化に対し、空燃比を理論空燃比よりも過濃側に
設定することにより対処していたが、このように燃料を
過剰に供給すると、燃費が悪化するとともに、トルクが
低下するという問題がある。

このほかに高速・高負荷時の対策としては、例えば上
記公報に示されるように、排気の干渉を回避するように
排気マニホールドの内部通路を分割した隔壁に連通部を
設け、エンジンの回転数が設定値以上のときに、上記連
通部を開くことにより排気ガス圧力を低下させるように
したものがあるが、これによっても充分に排気ガス温度
を低下させることはできなかった。

そこで当出願人は、各気筒の独立排気通路を排気ポー
ト近傍で相互に連通する連通路を設け、この連通路での
放熱により排気ガス温度を充分に低下させることができ
るようにしたエンジンの排気装置をすでに出願している
（特願昭60−123742号）。ただしこのような構造による
場合に、多気筒エンジンの全ての気筒の各排気通路を相
互に連通するように連通路を形成すると、排気系が複雑
になり、製作が面倒なものとなるので、構造の簡略化を
図ることが望まれる。

（発明の目的） 本発明は上記の事情に鑑み、比較的簡単な構造により
ながら、効率良く放熱を行なって排気温度を低下させる
ことができる多気筒エンジンの排気装置を提供するもの
である。

（発明の構成） 本発明は、各気筒の排気ポートにそれぞれ接続された
独立排気通路を備えた多気筒エンジンの排気装置におい
て、別個の気筒の独立排気通路を排気ポートの近傍で相
互に連通する連通路を、エンジンの全気筒のうちの一部
の気筒に対してのみ設け、かつ、上記連通路によって独
立排気通路が相互に連通される気筒を互いに最も近接し
た気筒以外のものとしている。

この構成によると、排気ガスの一部が上記連通路を通
過する間に放熱され、この場合に、上記連通路は一部気
筒に対してのみ設けられていながら、その通路長さは充
分に確保されていることにより、効率良く排気温度が低
下する。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例を示している。この図に
示すエンジンは直列４気筒エンジンであって、エンジン
本体１に、図の左側から順に１番〜４番の４つの気筒2a
〜2dが配列されている。上記各気筒2a〜2dには、それぞ
れ、燃焼室に開口する吸気ポート３および排気ポート４
が設けられ、これら吸気ポート３および排気ポート４は
図外の吸気弁および排気弁により所定のタイミングで開
閉されるようになっている。そして、上記各吸気ポート
３には図外の吸気マニホールドが接続され、各排気ポー
ト４には排気マニホールド５が接続されている。

上記排気マニホールド５は、各気筒2a〜2dの排気ポー
ト４にそれぞれ一端が個別に接続された４本の独立排気
通路6a〜6dを備えている。各独立排気通路6a〜6dの他端
は相互に連通するように集合され、その集合部７より下
流に共通排気通路８が連なり、共通排気通路８中には触
媒からなる排気浄化装置９が設けられている。

さらに上記排気マニホールド５には、別個の気筒の独
立排気通路を排気ポート４の近傍で相互に連通接続する
連通路11が、エンジンの全気筒のうちの一部である２つ
の気筒に対してのみ設けられている。上記連通路11によ
って独立排気通路が相互に連通される気筒は互いに最も
近接した気筒以外のものとし、つまり、隣合う気筒の独
立排気通路同志は連通路で連通せず、少なくとも他の１
つの気筒を挟んで隔たった気筒の独立排気通路を相互に
連通接続するように連通路11が設けられる。とくに好ま
しい例としては実線で示すように、最も隔たった１番気
筒2aと４番気筒2dの各独立排気通路6a,6dが連通路11に
より連通されるようにし、連通路11は、上記両独立排気
通路6a,6b間の距離に応じた長さのパイプで形成され、
両端が上記両独立排気通路6a,6dに接続されている。な
お、このほかの例として、二点鎖線で示すように１番気
筒2aと３番気筒2cの各独立排気通路6a,6cを相互に連通
接続するように、あるいは２番気筒2bと４番気筒2dの各
独立排気通路6b,6dを相互に連通接続するように、連通
路11を設けてもよい。

以上のような構造の排気装置によると、各気筒2a〜2d
から排出された排気ガスは、それぞれの排気ポート４に
連通する各独立排気通路6a〜6dを通って共通排気通路８
に流出するが、連通路11によって相互に連通された２つ
の気筒の独立排気通路（第１図に実線で示した例では１
番気筒2aと４番気筒2dの独立排気通路6a,6d）の間で
は、一方の気筒から排出された排気ガスの一部が連通路
11を通って他方の気筒の独立排気通路にも流れる。そし
て排気ガスが連通路11を通過する間に放熱され、排気温
度が引下げられる。これにより、高速・高負荷時に排気
温度を低下させるために要求される燃料増量を少なくす
ることができる。

とくに、上記のように連通路11が構成されていること
により、簡単な構造によりながら、効率良く排気温度を
低下させることができる。つまり、連通路を一部気筒に
対してのみ設けることにより、全気筒に対してそれぞれ
の独立排気通路を相互に連通するように連通路を設ける
場合と比べて構造が簡単になり、排気マニホールドの製
造が容易となる。ただし、一部気筒に対して連通路を設
けるにしても、もし隣接する気筒の独立排気通路を相互
に連通するように連通路を設けると、連通路の長さが短
くなるため、簡単な構造で充分に放熱作用をもたせるこ
とは困難である。これに対し、互いに隔たった気筒の独
立排気通路を相互に連通するように連通路11を設けた本
発明の装置によると、連通路11が長くなって放熱面積が
大きくなる。従って、上記連通路11を通る排気ガスの温
度が充分に引下げられ、共通排気通路８に送られる排気
ガス全体としても平均的には充分に温度が低下すること
となる。

とくに第１図に実線で示すように最も隔たった１番気
筒2aと４番気筒2dとの各独立排気通路6a,6dの間に連通
路11を設ければ、連通路11を最も長くすることができて
放熱作用が高められる。さらに４気筒エンジンにおける
点火順序は１番気筒2a、３番気筒2c、４番気筒2d、２番
気筒2bの順となっていて、１番気筒2aと４番気筒2dとは
排気行程がオーバラップしないので、上記のように連通
路11を設ければ、排気干渉を避けることができる。

第２図は本発明の第２実施例を示している。この実施
例における排気マニホールド５は、それぞれ点火順序が
連続しない気筒の独立排気通路を集合させた２つの集合
排気通路12a,12bを有するデュアル排気マニホールドと
なっている。すなわち、各独立排気通路6a〜6dの下流端
側において、まず第１気筒2aおよび４番気筒2dの各独立
排気通路6a,6dと、２番気筒および３番気筒の各独立排
気通路6b,6cとが、それぞれ個別に集合されて、２つの
集合排気通路12a,12bが形成され、この両集合排気通路1
2a,12bがさらに下流で集合されて共通排気通路８に連通
している。この構造によると、排気干渉が制御されて排
気効率が高められる。そして、この構造においても、第
１実施例と同様に、互いに隔たった２つの気筒の独立排
気通路（例えば１番気筒2aと４番気筒2dの各独立排気通
路6a,6d）の間に、この両独立排気通路を排気ポート近
傍で相互に連通接続する連通路11が設けられている。こ
の連通路11による作用は第１実施例と同様である。

第３図は本発明の第３実施例を示している。この実施
例では本発明の装置を直列６気筒エンジンに適用してお
り、エンジン本体１に配列された１番〜６番気筒2a〜2f
にそれぞれ、排気マニホールド５の独立排気通路6a〜6f
が接続されている。そしてこの図に示す例では、１番〜
３番気筒2a〜2cに対する各独立排気通路6a〜6cが下流端
側で相互に集合されるとともに、４番気筒〜６番気筒2d
〜2fに対する各独立排気通路6a〜6fが下流端側で相互に
集合され、これらが集合排気通路12a,12bを介して共通
排気通路８に連通している。

また、上記排気マニホールド５には２つの連通路11a,
11bが設けられており、一方の連通路11aは２番気筒2bを
挟んで互いに隔たった１番気筒2aと３番気筒2cの各独立
排気通路6a,6cを排気ポート近傍で連通接続するように
設けられ、他方の連通路11aは５番気筒2eを挟んで互い
に隔たった４番気筒2dと６番気筒2fの各独立排気通路6
d,6fを排気ポート近傍で連通接続するように設けられて
いる。

この実施例によっても、一部の気筒に対してのみ連通
路11a,11bが設けられているので、全気筒の独立排気通
路を相互に連通するように連通路が設けられる場合と比
べて構造が簡単になり、かつ、各連通路11a,11bがそれ
ぞれ、互いに隔たった気筒の独立排気通路を相互に連通
接続するように設けられているので、連通路の通路長さ
が充分に確保されて排気ガスの冷却効果が高められるこ
ととなる。

なお、この実施例では２つの連通路11a,11bを設けて
いるが、例えば１番気筒2aと６番気筒2fの各独立排気通
路6a,6fを１つの長い連通路で連通接続するようにして
もよい。

第４図は本発明の第４実施例を示している。この実施
例では、本発明をＶ型６気筒エンジンに適用しており、
エンジン本体１には、その一方のバンク1aに１番〜３番
気筒2a〜2cが配設され、他方のバンク1bに４番〜６番気
筒2d〜2fが配設されている。上記両バンク1a,1bに取付
けられた左右一対の排気マニホールド5a,5bはそれぞ
れ、同一バンク内の３つの気筒の各排気ポート４に一端
が接続されて他端が相互に集合された各独立排気通路6a
〜6cおよび6d〜6fを備えている。そしてこのようなＶ型
エンジンの排気系においても、互いに隔たった気筒の独
立排気通路を排気ポート近傍で連通する連通路が一部気
筒に対して設けられ、例えば、一方のバンク1aの両端の
気筒2a,2cの各独立排気通路6a,6cを連通接続する連通路
11a、および他方のバンク1bの両端の気筒2d,2fの各独立
排気通路6d,6fを連通接続する連通路11bが各排気マニホ
ールド5a,5bに設けられている。なお、レイアウト的に
支障がなければ、異なるバンクに属する気筒の独立排気
通路同志を連通接続するように連通路を形成してもよ
い。

第５図は本発明の第５実施例を示している。この実施
例では、本発明の装置を排気ターボ過給機付エンジンに
適用しており、排気マニホールド５下流の排気通路に、
排気ガスによって駆動される排気タービン13が設けられ
るとともに、この排気タービン13に連動するコンプレッ
サ14が吸気通路16に設けられ、これらによって排気ター
ビン過給機15が構成されている。また、上記排気タービ
ンに作用する排気の動圧を高めるため、排気マニホール
ド５の集合部には、この部分を２分割する仕切り壁17が
設けられている。なお、18は排気通路の排気タービン13
をバイパスするバイパス通路、19は過給圧に応じて働く
アクチュエータ20により作動されて上記バイパス通路18
を開閉するウエストゲートバルブ、21はコンプレッサ14
下流の吸気通路16に設けられたインタクーラ、22はスロ
ットル弁である。

この実施例においても排気マニホールド５には、エン
ジン本体１の各気筒2a〜2dの排気ポート４に接続された
独立排気通路6a〜6dが形成されるとともに、互いに隔た
った気筒の独立排気通路を排気ポート近傍で連通接続す
る連通路11が設けられ、例えば、４気筒エンジンにおけ
る１番気筒2aと４番気筒2dの各独立排気通路6a,6dを連
通接続するように連通路11が設けられる。また、上記連
通路11によって連通接続された独立排気通路6a,6dにお
いは、連通路11への排気ガスの分流によってこれより下
流側部分の排気ガス流通量は他の独立排気通路6b,6cと
比べて少なくなることから、連通路11の通路面積に相当
する分だけ連通路接続箇所より下流の独立排気通路6a,6
dの通路面積S₁が他の独立排気通路6bの通路面積S₂より
も小さくされている。

この実施例による場合も前記各実施例と同様の作用が
得られ、しかも、過給機の駆動効率の低下が抑制され
る。つまり、連通路11は一部気筒2a,2dに対してのみ設
けられているので、他の気筒2b,2cからそれぞれの独立
排気通路6b,6cに排出された排気ガスは連通路11を通ら
ずに直接タービン13に導かれ、また、連通路11を介して
連通された独立排気通路6a,6dにおいても、連通路接続
箇所より下流の通路面積が小さくされているので、排気
流速の低下が防止される。従って、上記連通路11が設け
られていても、排気エネルギーが上記排気タービン13に
充分に効率良く与えられることとなる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、別個の気筒の各独立排気通路
を相互に連通接続する連通路を設けて、この連通路での
放熱により排気温度を低下させることができるように
し、特に、一部気筒に対してのみ連通路を設け、かつ、
連通路で独立排気通路が相互に連通される気筒は互いに
最も近接する気筒以外のものとしているため、簡単な構
造によりながら、連通路の長さ、放熱面積を充分に確保
して、効率良く排気温度を低下させることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略平面図、第２図
は第２実施例を示す概略平面図、第３図は第３実施例を
示す概略平面図、第４図は第４実施例を示す概略平面
図、第５図は第５実施例を示す概略平面図である。 １……エンジン本体、2a〜2f……気筒、４……排気ポー
ト、6a〜6f……独立排気通路、11,11a,11b……連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒の排気ポートにそれぞれ接続された
   独立排気通路を備えた多気筒エンジンの排気装置におい
   て、別個の気筒の独立排気通路を排気ポートの近傍で相
   互に連通する連通路を、エンジンの全気筒のうちの一部
   の気筒に対してのみ設け、かつ、上記連通路によって独
   立排気通路が相互に連通される気筒を互いに最も近接し
   た気筒以外のものとしたことを特徴とする多気筒エンジ
   ンの排気装置。